EGE ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA LABORATUVARI DERS KODU: 405 Yrd. Doç. Dr. Turhan ÇOBAN Yrd. Doç. Dr. Özay AKDEMİR Yrd. Doç. Dr. Gökhan GÜRLEK İZMİR 2016
İÇİNDEKİLER Sayfa No SICAKLIK KALİBRASYONU DENEYİ... 5 BASINÇ KALİBRASYONU DENEYİ... 9 NEM KALİBRASYONU DENEYİ... 12 DEWAR TERMOS KAPLI KALORİMETRE İLE KATILARDA ÖZGÜL ISI TAYİNİ DENEYİ... 15 ISI POMPALI KURUTMA DENEYİ... 17 SUDAN SUYA ISI POMPASI DENEYİ... 20 FAN TANIM EĞRİLERİ DENEYİ... 24 TİCARİ SOĞUTMA UYGULAMALARI DENEYİ... 29 YAZ İÇİN İKLİMLENDİRME İŞLEMLERİ DENEYİ... 33 KIŞ İÇİN İKLİMLENDİRME İŞLEMLERİ DENEYİ... 37 İÇ İÇE BORULU ISI DEĞİŞTİRİCİ DENEYİ... 41 GÖVDE BORU TİPİ ISI DEĞİŞTİRİCİ DENEYİ... 44 2
HAFTA DENEY ADI GRUP A, B GRUP C, D GRUP E, F 1 Dersin İşlenişi, Rapor Hazırlama ve Ölçme Tekniği 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Sıcaklık Kalibrasyonu Deneyi Yrd. Doç. Dr. Turhan ÇOBAN Dewar Termos Kaplı Kalorimetre ile Katılarda Özgül Isı Tayini Deneyi Yrd. Doç. Dr. Özay AKDEMİR Isı Pompalı Kurutma Deneyi Yrd. Doç. Dr. Gökhan GÜRLEK Nem Kalibrasyonu Deneyi Yrd. Doç. Dr. Turhan ÇOBAN Yaz İçin İklimlendirme İşlemleri Deneyi Yrd. Doç. Dr. Özay AKDEMİR Sudan Suya Isı Pompası Deneyi Yrd. Doç. Dr. Gökhan GÜRLEK Basınç Kalibrasyonu Deneyi Yrd. Doç. Dr. Turhan ÇOBAN Kış İçin İklimlendirme İşlemleri Deneyi Yrd. Doç. Dr. Özay AKDEMİR İç İçe Borulu Isı Değiştirici Deneyi Yrd. Doç. Dr. Gökhan GÜRLEK Ticari Soğutma Uygulamaları Deneyi Yrd. Doç. Dr. Turhan ÇOBAN Fan Tanım Eğrileri Deneyi Yrd. Doç. Dr. Özay AKDEMİR Gövde Boru Tipi Isı Değiştirici Deneyi Yrd. Doç. Dr. Gökhan GÜRLEK Dewar Termos Kaplı Kalorimetre ile Katılarda Özgül Isı Tayini Deneyi Yrd. Doç. Dr. Özay AKDEMİR Isı Pompalı Kurutma Deneyi Yrd. Doç. Dr. Gökhan GÜRLEK Sıcaklık Kalibrasyonu Deneyi Yrd. Doç. Dr. Turhan ÇOBAN Yaz İçin İklimlendirme İşlemleri Deneyi Yrd. Doç. Dr. Özay AKDEMİR Sudan Suya Isı Pompası Deneyi Yrd. Doç. Dr. Gökhan GÜRLEK Nem Kalibrasyonu Deneyi Yrd. Doç. Dr. Turhan ÇOBAN Kış İçin İklimlendirme İşlemleri Deneyi Yrd. Doç. Dr. Özay AKDEMİR İç İçe Borulu Isı Değiştirici Deneyi Yrd. Doç. Dr. Gökhan GÜRLEK Basınç Kalibrasyonu Deneyi Yrd. Doç. Dr. Turhan ÇOBAN Fan Tanım Eğrileri Deneyi Yrd. Doç. Dr. Özay AKDEMİR Gövde Boru Tipi Isı Değiştirici Deneyi Yrd. Doç. Dr. Gökhan GÜRLEK Ticari Soğutma Uygulamaları Deneyi Yrd. Doç. Dr. Turhan ÇOBAN Isı Pompalı Kurutma Deneyi Yrd. Doç. Dr. Gökhan GÜRLEK Sıcaklık Kalibrasyonu Deneyi Yrd. Doç. Dr. Turhan ÇOBAN Dewar Termos Kaplı Kalorimetre ile Katılarda Özgül Isı Tayini Deneyi Yrd. Doç. Dr. Özay AKDEMİR Sudan Suya Isı Pompası Deneyi Yrd. Doç. Dr. Gökhan GÜRLEK Nem Kalibrasyonu Deneyi Yrd. Doç. Dr. Turhan ÇOBAN Yaz İçin İklimlendirme İşlemleri Deneyi Yrd. Doç. Dr. Özay AKDEMİR İç İçe Borulu Isı Değiştirici Deneyi Yrd. Doç. Dr. Gökhan GÜRLEK Basınç Kalibrasyonu Deneyi Yrd. Doç. Dr. Turhan ÇOBAN Kış İçin İklimlendirme İşlemleri Deneyi Yrd. Doç. Dr. Özay AKDEMİR Gövde Boru Tipi Isı Değiştirici Deneyi Yrd. Doç. Dr. Gökhan GÜRLEK Ticari Soğutma Uygulamaları Deneyi Yrd. Doç. Dr. Turhan ÇOBAN Fan Tanım Eğrileri Deneyi Yrd. Doç. Dr. Özay AKDEMİR 3
Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Makina Laboratuvarı Deneyleri Deneyin Adı SICAKLIK KALİBRASYONU DENEYİ Deneyin Amacı Bu deneyde sıcaklık değerlerinin kalibrasyonu yapılacaktır. Deney Düzeneği Ege Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü nde bulunan JULABO FK30-SL kalibrasyon banyosu kullanılarak sıcaklık değerlerinin kalibrasyonu yapılacaktır. Şekil 1 de gösterilen kalibrasyon banyosu -30 C ile 200 C arasında çalışma sıcaklığına, ±0.005 C ısıl kararlılığa ve 0.01 C çözünürlüğe sahiptir. Deneyde Kullanılacak Cihazlar Şekil 1. Kalibrasyon banyosu JULABO FK30-SL Sıcaklık kalibrasyonunda kullanılacak cihazlar: 1. Kalibrasyon banyosu JULABO FK30-SL 2. Barometre 3. K Tipi ısılçift ve ısılçift okuyucu 4. Alkollü termometre 4
Deneyin Yapılışı Isılçift ve alkollü termometre kalibrasyon banyosunun üzerindeki termometre (referans termometre) sıcaklığı 0 C de tutularak ısıl çift, alkollü terrmometre sıcaklıkları enaz 5 farklı kişi tarafından okunarak değerler kaydedilir. Kalibrasyon banyosunun sıcaklığı 0 C den başlayarak, her seferinde 5 C arttırılmak koşuluyla 50 C kadar arttırılır. Her ölçüm noktasında enaz 5 farklı kişi tarafından kalibrasyon banyosunun üzerindeki termometre (referans termometre) sıcaklığı, ısıl çift sıcaklığı ve alkollü termometre sıcaklıkları kaydedilir. Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi Her bir ölçüm noktası için 5 farklı kişi tarafından alınan sonuçlar birleştirilerek ortalama, standart sapmalar hesaplanır, (K=2 %95) için ortalama değerlerdeki belirsizlik hesaplanır. Her nokta için referans sıcaklık değerleri, ısıl çift sıcaklık değerleri ve alkollü termometre sıcaklık değerleri, belirsizlik değerleri tablo olarak verilmelidir. En küçük kareler metodu kullanılarak çeşitli üst sabitler için (lineer, ikinci derece, üçüncü derece polinom vb.) ölçülen referans termometre değerleri ile okunan termometre değerleri (alkollü termometre ve ısıl çift) arasında bir düzeltme eğrisi oluşturulur. En küçük kareler hata fonksiyonu χ 2 N = (y(xk ) yk ) k= 1 2 1/ 2 kullanarak toplam hata miktarları belirlenir. Oluşturulan en uyumlu kalibrasyon eğrisinin formulüde sonuçlarda verilmelidir. Laboratuvar Raporunda İstenenler Laboratuvar ölçüm verileri Yapılan deneyin tanımı Sıcaklık kalibrasyonu ile ilgili temel bilgiler Kalibrasyon belirsizliği ile ilgili temel bilgiler Alkollü termometre için kalibrasyon raporu (ortalama referans sıcaklıklar, ortalama alkollü termometre sıcaklıkları ve belirsizlik değerleri birimleriyle birlikte listelenecektir) ve raporun altında en uygun görülen kalibrasyon düzeltme eğrisi verilecek ve eğrinin hata miktarı verilecektir. Isıl çiftli termometre için kalibrasyon raporu (ortalama referans sıcaklıklar, ortalama ısıl çiftli termometre sıcaklıkları ve belirsizlik değerleri birimleriyle birlikte listelenecektir) ve raporun altında en uygun görülen kalibrasyon düzeltme eğrisi verilecek ve eğrinin hata miktarı verilecektir. 5
Deney Verileri ve Sonuçları Kalibrasyon banyosu T 1 Kalibrasyon banyosu T 1 Kalibrasyon banyosu T 1 Kalibrasyon banyosu T 1 Kalibrasyon banyosu T 1 T 1 Ortalama T 1 Standart sapma T 1 Belirsizlik Referans Alkollü termometre Isıl Çift Kalibrasyon banyosu T 2 Kalibrasyon banyosu T 2 Kalibrasyon banyosu T 2 Kalibrasyon banyosu T 2 Kalibrasyon banyosu T 2 T 2 Ortalama T 2 Standart sapma T 2 Belirsizlik Kalibrasyon banyosu T 3 Kalibrasyon banyosu T 3 Kalibrasyon banyosu T 3 Kalibrasyon banyosu T 3 Kalibrasyon banyosu T 3 T 3 Ortalama T 3 Standart sapma T 3 Belirsizlik Kalibrasyon banyosu T 4 Kalibrasyon banyosu T 4 Kalibrasyon banyosu T 4 Kalibrasyon banyosu T 4 Kalibrasyon banyosu T 4 T 4 Ortalama T 4 Standart sapma T 4 Belirsizlik Kalibrasyon banyosu T 5 Kalibrasyon banyosu T 5 Kalibrasyon banyosu T 5 Kalibrasyon banyosu T 5 Kalibrasyon banyosu T 5 T 5 Ortalama T 5 Standart sapma T 5 Belirsizlik 6
Kalibrasyon banyosu T 6 Kalibrasyon banyosu T 6 Kalibrasyon banyosu T 6 Kalibrasyon banyosu T 6 Kalibrasyon banyosu T 6 T 6 Ortalama T 6 Standart sapma T 6 Belirsizlik Kalibrasyon banyosu T 7 Kalibrasyon banyosu T 7 Kalibrasyon banyosu T 7 Kalibrasyon banyosu T 7 Kalibrasyon banyosu T 7 T 7 Ortalama T 7 Standart sapma T 7 Belirsizlik Kalibrasyon banyosu T 8 Kalibrasyon banyosu T 8 Kalibrasyon banyosu T 8 Kalibrasyon banyosu T 8 Kalibrasyon banyosu T 8 T 8 Ortalama T 8 Standart sapma T 8 Belirsizlik Kalibrasyon banyosu T 9 Kalibrasyon banyosu T 9 Kalibrasyon banyosu T 9 Kalibrasyon banyosu T 9 Kalibrasyon banyosu T 9 T 9 Ortalama T 9 Standart sapma T 9 Belirsizlik Ek Kaynaklar En küçük kareler Metodu programı Kalibrasyon belirsizlik hesapları, ders notları ve excel veri-tablosu formları 7
Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Makina Laboratuvarı Deneyleri Deneyin Adı BASINÇ KALİBRASYONU DENEYİ Deneyin Amacı Bu deneyde basınç değerlerinin kalibrasyonu yapılacaktır. Deney Düzeneği Ege Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü nde bulunan GE DRUCK PV622+DPI620+PM620 basınç kalibratör cihazı kullanılarak basınç değerlerinin kalibrasyonu yapılacaktır. Şekil 1 de gösterilen basınç kalibratör cihazı -10 C ile 40 C ortam sıcaklıklarında çalışmaktadır. 0.025% hassasiyetine sahiptir. Barometrik basınç hassasiyeti 0.15 mbar dır. Şekil 1. Basınç kalibratör cihazı GE DRUCK PV622+DPI620+PM620 Deneyde Kullanılacak Cihazlar Basınç kalibrasyonunda kullanılacak cihazlar: 1. Basınç kalibratör cihazı GE DRUCK PV622+DPI620+PM620 2. Manometre Deneyin Yapılışı Termodinamik laboratuvarında bulunan basınç kalibratör cihazı (GE DRUCK PV622+DPI620+PM620) set edilen basınç (referans sıcaklık ve nem) değerine getirilerek dengeye gelmesi beklenir. Sistem dengeye geldikten sonra basınç kalibratöründen ve cihaza yerleştirilen manometreden basınç değerleri okunur. Her ölçüm noktasında enaz 5 farklı kişi tarafından okunan referans değerleri ve manometreden alınan değerler kaydedilir. Basınç kalibratöründen mümkün olduğu kadar çok deney noktasında basınç değerlerinde ölçümler gerçekleştirilir. 8
Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi Her bir ölçüm noktası için 5 veya daha fazla kişi tarafından alınan sonuçlar birleştirilerek ortalama ve standart sapmalar hesaplanır, (K=2 %95) için ortalama değerlerdeki belirsizlik hesaplanır. Her nokta için basınç kalibratöründen okunan referans basınç değerleri ve manometreden okunan değerleri ve belirsizlik değerleri tablo olarak verilmelidir. En küçük kareler metodu kullanılarak çeşitli üst sabitleri için (lineer, ikinci derece, üçüncü derece polinom vb.) ölçülen referans basınç değerleri ile manometreden okunan basınç değerleri arasında bir düzeltme eğrisi oluşturulur. Bu eğri denklemleri ile veriler grafikte gösterilerek hata miktarları belirlenir. En küçük kareler hata fonksiyonu N 1/ 2 2 ( y( x k ) y ) k k1 2 kullanarak toplam hata miktarları belirlenir. Oluşturulan en uyumlu kalibrasyon eğrisinin formulüde sonuçlarda verilmelidir. Laboratuvar Raporunda İstenenler Laboratuvar ölçüm verileri Yapılan deneyin tanımı Basınç kalibrasyonu ile ilgili temel bilgiler Kalibrasyon belirsizliği ile ilgili alt yapı bilgisi Manometre için kalibrasyon raporu Deney Verileri ve Sonuçları Atmosfer Basıncı: Referans Basınç Değeri (bar) Manometre Basınç Değeri (bar) 9
Referans Basınç Değeri (bar) Manometre Basınç Değeri (bar) Ek Kaynaklar En küçük kareler Metodu programı Kalibrasyon belirsizlik hesapları, ders notları ve excel veri tablosu formları 10
Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Makina Laboratuvarı Deneyleri Deneyin Adı NEM KALİBRASYONU DENEYİ Deneyin Amacı Bu deneyde nem değerlerinin kalibrasyonu yapılacaktır. Deney Düzeneği Ege Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü nde bulunan TESTO HUMINATOR nem kalibrasyon cihazı kullanılarak nem değerlerinin kalibrasyonu yapılacaktır. Şekil 1 de gösterilen nem kalibrasyon cihazı 15 C ile 40 C sıcaklık ve %5 ile %95 RH bağıl nem aralığında çalışmaktadır. %10 %85 RH arasında %2 RH nem ve 0.5 C sıcaklık hassasiyetine sahiptir. Deneyde Kullanılacak Cihazlar Şekil 1. Nem kalibrasyon cihazı TESTO HUMINATOR Nem kalibrasyonunda kullanılacak cihazlar: 1. Nem kalibrasyon cihazı TESTO HUMINATOR 2. Testo okuyucusu 3. Psikometrik Tablo programı(www.axtelsoft.com/turhan.coban) 4. Testo elektronik nem ve sıcaklık sensörü Deneyin Yapılışı Termodinamik laboratuvarında bulunan nem kalibrasyon cihazı (TESTO HUMINATOR) set edilen sıcaklık ve nem (referans sıcaklık ve nem) değerine getirilerek dengeye gelmesi beklenir. Sistem dengeye geldikten sonra nem kalibrasyon cihazından ve cihaza yerleştirilen problarla sıcaklık ve nem değerleri okunur. Her ölçüm noktasında enaz 5 farklı kişi tarafından okunan referans değerleri ve ölçüm probundan alınan değerler kaydedilir. Nem kalibrasyon cihazından mümkün olduğu kadar çok deney noktasında sıcaklık ve nem değerlerinde ölçümler gerçekleştirilir. 11
Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi Her bir ölçüm noktası için 5 veya daha fazla kişi tarafından alınan sonuçlar birleştirilerek ortalama ve standart sapmalar hesaplanır, (K=2 %95) için ortalama değerlerdeki belirsizlik hesaplanır. Her nokta için nem kalibrasyon cihazından okunan referans sıcaklık, nem değerleri ve testo elektronik nem, sıcaklık sensöründen okunan değerleri ve belirsizlik değerleri tablo olarak verilmelidir. En küçük kareler metodu kullanılarak çeşitli üst sabitleri için (lineer, ikinci derece, üçüncü derece polinom vb.) ölçülen referans bağıl nem değerleri ile okunan nem değerleri (Testo elektronik nem ve sıcaklık sensörü) arasında bir düzeltme eğrisi oluşturulur. Bu eğri denklemleri ile veriler grafikte gösterilerek hata miktarları belirlenir. En küçük kareler hata fonksiyonu N 1/ 2 2 ( y( x k ) y ) k k1 2 kullanarak toplam hata miktarları belirlenir. Oluşturulan en uyumlu kalibrasyon eğrisinin formulüde sonuçlarda verilmelidir. Laboratuvar Raporunda İstenenler Laboratuvar ölçüm verileri Yapılan deneyin tanımı Nem kalibrasyonu ile ilgili temel bilgiler Kalibrasyon belirsizliği ile ilgili alt yapı bilgisi Testo elektronik nem sıcaklık sensörü için kalibrasyon raporu Deney Verileri ve Sonuçları Atmosfer Basıncı: Referans Sıcaklık Değeri ( C) Referans Bağıl Nem Değeri (%RH) Testo elektronik nem-sıcaklık sensörü Sıcaklık Değeri ( C) Testo elektronik nem-sıcaklık sensörü Bağıl Nem Değeri (%RH) 12
Referans Sıcaklık Değeri ( C) Referans Bağıl Nem Değeri (%RH) Testo elektronik nem-sıcaklık sensörü Sıcaklık Değeri ( C) Testo elektronik nem-sıcaklık sensörü Bağıl Nem Değeri (%RH) Ek Kaynaklar En küçük kareler Metodu programı Kalibrasyon belirsizlik hesapları, ders notları ve excel veri tablosu formları 13
Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Makina Laboratuvarı Deneyleri Deneyin Adı DEWAR TERMOS KAPLI KALORİMETRE İLE KATILARDA ÖZGÜL ISI TAYİNİ DENEYİ Deneyin Amacı Bu deneyde dewar termos kaplı kalorimetre kullanılarak çelik malzemenin özgül ısı tayini yapılacaktır. Deneyde Kullanılacak Cihazlar Deneyde dewar tipi kalorimetre kullanılacaktır. Kalorimetre cam bir termos kaptan oluşmaktadır. Kabın ağzında şeffaf plastik malzemeden yapılmış bir kapak bulunmaktadır. Bu kapağa içerdeki suyun sıcaklığını ölçmeye yarayan bir termocouple ve örnek malzemeyi tutmaya ve aynı zamanda suyu karıştırmaya yarıyan süzgeç tipi bir tutucu ilave edilmiştir. Termos şişe yine plastikten yapılmış bir muhafazanın içine tutturulmuştur. Termos kabının iç çapı 7 cm ve boyu yaklaşık 9 cm dir. Toplam su kapasitesi yaklaşık 300 cc civarındadır. Üst kapak alt gövdeye yaylar vasıtasıyla sıkıca oturtulmuştur. Kapağın açılması için yaylar alt taraftan çekilerek çıkartılır. Deneyimizde çelikten yapılmış numuneleri ısıtmak için termostat kontrollu Nüve EV 018 vakumlu fırın kullanılacaktır. Deneyin Yapılışı Çelik numune terazide tartılarak ağırlıkları kaydedilir. Ağırlıkları kaydedilen çelik numune termostat kontrollu Nüve EV 018 vakumlu fırına konularak fırın sıcaklığı 95 C ye ayarlanır. Kalorimerenin boş ağırlığı tartılır. Terazinin darası sıfırlanır. Kalorimetre ½ ila ¾ hacim arasında saf su ile doldurulur. Suyun sıcaklığı izlenir, ve kaydedilir. Fırındaki örnek istenilen sıcaklığa ulaştıklarında, çelik örnek alınır. Kalorimetrenin kapağı açılarak içine yerleştirilir. (Yüksek Sıcaklıktan Dolayı Dikkatli Olunmalıdır!). Numunenin dewar tipi kalorometreye yerleştirilmesinde izolasyonlu eldiven veya maşa kullanılmalıdır. Kapak kapatılır ve ızgara hareket ettirilerek suyun yavaşça karıştırılması sağlanır. Sıcaklık değişimleri izlenerek denge sıcaklığı yani sıcaklığın sabit kaldığı değer kaydedilir. Örneğin özgül ısısı aşağıda verilen bağıntı kullanılarak belirlenir. C s C w m s m w T w T s T M : Numunenin özgü ısısı : Suyun özgül ısısı : Numunenin kütlesi : Suyun kütlesi : Suyun ilk sıcaklığı : Numunenin ilk sıcaklığı : Numunenin ve suyun ortak denge sıcaklığı C s = C w *(m w /m s )(T M T w )/(T s - T m ) 14
Laboratuvar Raporunda İstenenler Kalorimetrenin çalışmasını ve enerji dengesini anlatınız ve yukarda verilen denklemi enerjinin korunumunu kullanarak belirleyiniz. Tüm ölçüm verilerini veriniz. Tüm stepleriyle hesabınızı yapınız. Kitaptan çeliğin özgül ısısını bularak, deneyden bulduğumuz değer ile karşılaştırınız. Deney Verileri ve Sonuçları Ölçümler Çelik Numunenin Ağırlığı: Boş Dewar Tipi Kalorimetrenin Ağırlığı: Su Koyulmuş Dewar Tipi Kalorimetrenin Ağırlığı: Dewar Tipi Kalorimetre ye Koyulan Suyun Ağırlığı: Suyun İlk Sıcaklığı: Suyun ve Numunenin Denge Sıcaklığı: 15
Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Makina Laboratuvarı Deneyleri Deneyin Adı ISI POMPALI KURUTMA DENEYİ Giriş Kurutma işlemi gazlardan, sıvılardan veya katılardan su veya diğer sıvıların uzaklaştırılmasıdır. Bununla beraber kurutma teriminin en yaygın kullanım yeri katı maddelerden ısıl yöntemlerle su veya uçucu diğer maddelerin uzaklaştırılması işlemini tanımlamaktadır. Kurutma gıda maddelerinin korunmasında kullanılan en önemli yöntemlerden biri olup kimya ve üretim süreçlerinde yaygın olarak kullanılan bir işlemdir. Kimyasal süreçlerin en önemli basamaklarından biri kabul edilen kurutma, bir ürünün satışa sunulmasından önceki görünüm ve mukavemet özelliklerini en iyi yansıttığı rutubet seviyesine getirilmesi için uygulanan bir işlemdir. Kurutma işlemi ısı ve kütle aktarımının aynı anda gözlendiği karmaşık bir olaydır. İşlem sırasında kurutucu gazdan katıya doğru ısı aktarımı gerçekleşir. Ürünün kullanım kalitesi ile dayanım özelliklerinin olumsuz etkilenmesinden dolayı, bu işlemde son kurutma derecesinin çok önemli olduğu kabul edilmektedir. Bu sebeple kontrollü şartlarda gerçekleştirilmesi önemlidir. Kurutma işleminin uygulanması ile malzemenin ekonomik olarak işlenmesi, nakliyesi için kütlesinin azaltılması, daha sonraki üretim aşamalarında gerekli koşulların sağlanması, ürünün sterilazyonu veya korunması, çözeltilerden bazı ürünlerin geri kazanılması gerçekleştirilebilir. Birçok sektörde kurutma için tüketilen enerji toplam enerji tüketimi içinde önemli bir paya sahiptir. Bu oran kimyada % 6, tekstilde % 5, seramik ve diğer inşaat malzemeleri üretiminde % 11, kereste kurutmada % 11, gıda ve tarımsal ürünlerin kurutulmasında % 12 ve kağıt endüstrisinde % 33 düzeylerine ulaşabilmektedir. Isı Pompalı Kurutucunun Çalışma Şekli Geleneksel sıcak havalı bir kurutucuda, oldukça yüksek sıcaklıktaki kurutucu havasının kurutucudan dışarı atılması gerektiğinden önemli bir miktarda enerji (ısı) kaybı kaçınılmazdır. Isı pompası ile desteklenmiş bir kurutucuda kurutucu egzozundaki enerji tekrar kullanılmaktadır. Kapalı sistem ısı pompaları uygulamasının temel prensibi Şekil 1 de görülmektedir. Burada kurutucudan gelen düşük sıcaklıktaki hava yardımıyla buharlaştırıcıda, ısı pompası devresindeki soğutucu akışkan buharlaşır. Aynı zamanda egzoz (kurutma) havasından yoğuşan nem uzaklaştırılır. Soğutucu akışkan kompresörde sıkıştırılır ve yoğuşturucudan geçirilerek taşıdığı enerji kurutma havasına transfer edilir. Sıcaklığı yükselen kurutma havası da kurutucuya verilir. Soğutucu akışkan ise adyabatik olarak buharlaştırıcı basıncına genişletilir. Bu uygulamada kurutucudan gelen egzoz havası, taşıdığı nemin uzaklaştırılabilmesi için yoğuşma sıcaklığının altına soğutulmalıdır. Bu sürecin izlediği yol psikrometrik diyagramda görülmektedir. Kurutucudan gelen egzoz havasının ısı pompası buharlaştırıcısına giriş koşulları 2 noktası ile belirlenir. Buharlaştırıcıda önce egzoz havasının sıcaklığı düşer (3), ardından içerdiği nem yoğuşarak 4 noktası ile gösterilen koşullara ulaşılır. 16
Kurutucu Nemi uzaklaştırılan egzoz havası ısı pompası yoğuşturucusunda kurutma sıcaklığına getirilerek 1 noktası ile gösterilen koşula getirilir. 1 Tyoğ. Kısılma Vanası Yoğuşturucu 4 Buharlaştırıcı Kompresör 4 3 2 1 Tbuh. 2 Giderilen Nem Tbuharlaştırıcı Tyoğuşturucu Şekil 1. Isı pompalı kurutucu prensip şeması ve psikometrik diyagramda gösterimi Deneyin Amacı Bu deney çalışmasında ısı pompalı kurutucunun çalışma prensibi verilerek, incelenecek ürünün kuruma eğrileri çıkarılacak ve kurutucuya giren ve çıkan havanın değişimleri incelenecektir. Deney Düzeneği Ege Üniversitesi Makina Mühendisliği binasında kurulan ısı pompalı kurutucu Şekil 2 de verilmektedir. Şekil 2. Isı pompalı kurutucunun deney düzeneği 17
Deneyin Yapılışı Kabine giren ve çıkan havanın sıcaklık ve nem değerleri TESTO ölçüm cihazları, kurutulacak ürünün kütle ölçümleri ise hassas terazi kullanılarak onbeş dakikada bir yapılacaktır. Kurutulacak ürünlerin nem oranları aşağıdaki eşitlik kullanılarak hesaplanabilmektedir. Deneylerde alınan sonuçların zamana göre değişimi grafik olarak verilecektir. M MR M db, t db,0 Burada; M db, t M db,0 t anındaki nem miktarı, (kgw/kgdm) t = 0 anındaki nem miktarı, (kgw/kgdm) Kuruma debisinin hesaplanabilmasında aşağıda verilen eşitlik kullanılmaktadır. Deneylerde alınan sonuçlar için kuruma debisinin nem miktarına (kgh 2 O/kg kuru madde) göre değişimi grafik olarak gösterilecektir. mt mt t 2 Kuruma Debisi kg / m h At Burada; m t (kuru madde + rutubet) ağırlığı t anında, (kg) mt t (kuru madde + rutubet) ağırlığı t A Maddenin kuruma yüzeyinin alanı, (m 2 ) t anında, (kg) Kabin giriş, kabin çıkış sıcaklık ve nem değişimleri grafikler halinde verilecektir. Deney Verileri ve Sonuçları Zaman T kabin,g T kabin,ç kabin,g kabin,ç Kütle (kg) 0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75 3 18
Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Makina Laboratuvarı Deneyleri Deneyin Adı SUDAN SUYA ISI POMPASI DENEYİ Deneyin Amacı Sudan suya ısı pompasının çalışma şekli açıklanarak, farklı çalışma koşullarında sudan suya ısı pompasının ısıtma ve soğutma tesir katsayıları belirlenecektir. Çevrimin P-h diyagramı üzerinde gösterimi gerçekleştirilecektir. Deney Düzeneği Ege Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü nde bulunan sudan suya ısı pompası eğitim seti deney düzeneği Şekil 1 de ve deney düzeneğinin şeması Şekil 2 de verilmektedir. Şekil 1. Temel iklimlendirme eğitim seti deney düzeneği Su debimetresi Su debimetresi Basınç göstergeleri HP LP LP/HP Su girişi Basınç anahtarları Kontrol vanası su çıkışı Filtre-kurutucu su çıkışı Genleşme valfi kompresör Sulu kondenser Sulu evaporatör Soğutucu debimetresi Şekil 2. Temel iklimlendirme eğitim seti deney düzeneğinin şeması 19
Deneyde Kullanılacak Cihazlar Sudan suya ısı pompası deneyinde kullanılacak cihazlar: 1. Sudan suya ısı pompası eğitim seti deney düzeneği Deneyin Yapılışı 1) Kondenser su debisini (soğutma suyunu) 400 L/h, evaporatör su debisini 50 L/h ayarlayınız ve sistemi çalıştırınız. 2) Sistem kararlı hale gelince ölçüm değerlerini tabloya kaydediniz. 3) Kondenser su debisini 300 L/h ve 200 L/h ayarlayınız. 4) Sistem kararlı hale gelince her defasında ölçüm değerlerini tabloya kaydediniz. Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi Farklı çalışma koşullarında sudan suya ısı pompasının ölçüm değerleri kaydedilir. Aşağıda verilen bağıntılar kullanılarak ısı pompasının verimleri belirlenir. Güç girişi: P U. I Cos [W] c Suya verilen ısı: m.c (T - T ) [W] Qkond kond, su p,su 6 5 Sudan alınan ısı: m.c (T - T ) [W] Qevap evap, su p,su 7 8 Isıtma tesir katsayısı Soğutma tesir katsayısı ITK P Q kond STK P Q evap Farklı çalışma koşullarında sudan suya ısı pompasının ısıtma ve soğutma tesir katsayıları hesaplanarak değişimlerini grafiksel olarak ifade ediniz ve sonuçları irdeleyiniz. Isı pompası çevriminde çalışma akışkanı olarak R134a kullanılmaktadır. Farklı çalışma durumları için çevrimi P-h diyagramlarında göstererek analizlerini yapınız. Laboratuvar Raporunda İstenenler Yapılan deneyin tanımı ve yapılışı verilecektir. Ölçüm değerleri verilecektir. Farklı çalışma koşullarında sudan suya ısı pompasının verimleri hesaplanacaktır. Güç girdisinin, ITK, STK, kondenser ve evaporatördeki ısı miktarlarının kondenser debisine göre değişimleri grafik olarak verilecektir ve sonuçlar yorumlanacaktır. Farklı çalışma durumları için çevrimin P-h diyagramları üzerinde gösterimi gerçekleştirilecektir ve analizleri yapılacaktır. 20
Deney Verileri ve Sonuçları Ölçüm sayısı 1 2 3 Hat gerilimi U [Volt] Kompresör akımı Ic [Amper] Kompresör güç katsayısı Cos Emme hattı basıncı, P 1 [kpa] Emme hattı sıcaklığı, T 1 [ C] Basma hattı basıncı, P 2 [kpa] Basma hattı sıcaklığı, T 2 [ C] Kondenser çıkış sıcaklığı, T 3 [ C] TGV çıkışındaki sıcaklık, T 4 [ C] Evaporatör su giriş sıcaklığı, T 7 [ C] Evaporatör su çıkış sıcaklığı, T 8 [ C] Evaporatör su debisi, m [L/h] evap, su Kond. su giriş sıcaklığı, T 5 [ C] Kond. su çıkış sıcaklığı, T 6 [ C] Kondenser su debisi, m [L/h] 400 300 200 kond, su 21
22
Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Makina Laboratuvarı Deneyleri Deneyin Adı FAN TANIM EĞRİLERİ DENEYİ Giriş Fanlar; belli bir Q hacimsel debisini, belli bir n devir sayısında çalışırken, belli bir η p veriminde, belli bir ΔP basıncını kazandırmak için tasarlanır ve üretilirler. Üretim sonucunda ortaya çıkan fanın, istenilen şartları sağlayıp sağlamadığı, fan tanım eğrileri deneyleri ile belirlenir. Daimi akış için, akışkanın toplam enerjisinin sabit kaldığı Bernoulli Denklemi ile ifade edilir: Burada, statik basınç, dinamik basınç ve hidrostatik basınçtır. Bu üç terimin toplamı, toplam basınç ( olarak adlandırılır. Ayrıca, statik ve dinamik basınçların toplamı, durma basıncı olarak adlandırılır: Bir fanın üfleme ve emiş noktalarındaki toplam basınçlarının farkı, Buna göre fanın hidrolik gücü, ile bulunur. Tek fazlı motor ile döndürülen fanın şebekeden çektiği güç, ile hesaplanır. Burada gerilim, akım ve faz açısıdır. Fan rotorunu döndüren elektrik motorunun verimi olmak üzere, fan milindeki güç ise, Böylece, mevcut çalışma noktasındaki fan verimi aşağıdaki denklemle belirlenir. 23
Bir kanalda akan akışkanın, kanalın belli bir düzlemindeki statik basıncı ve debisi, Pitot-Statik Tüpü yardımıyla belirlenir. Akış Pitot statik tüpü Durma Basıncı (P1) Statik Basınç (P2) Esnek Borular Diferansiyel Basınç Ölçer Debi ve statik basıncın ortalama değerlerinin belirlenmesi için, pitot statik tüpü ile dairesel kesitli kanallarda tarama yapılır. Diferansiyel basınç ölçer yardımıyla her bir noktada ölçülen dinamik basınçlarının ortalaması, 24
1. KONUM ile bulunur. Dinamik basıncın tanımından, kanaldaki ortalama hız, dolayısıyla, hacimsel debi belirlenebilir. Ölçüm düzlemindeki statik basınç ise, ile belirlenir. Deneyin Amacı Bu deneyde, Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Enerji Laboratuvarı nda yer alan fan deney düzeneği kullanılarak, düzeneğe bağlı bir radyal fanın tanım eğrileri elde edilecektir. Deneyde Kullanılacak Cihazlar Fan Tanım Eğrileri Deneyi nde kullanılacak cihazlar: 1. Fan Deney Düzeneği, 2. Pitot Statik Tüpü, 3. Dijital, diferansiyel basınç ölçer. Deneyin Yapılışı Deney düzeneğinde yer alan bir damper ile akışın debisi ayarlanabilmektedir. Bundan faydalanarak sistemin 5 farklı çalışma noktasında ölçümler yapılacaktır. Bu ölçümler: 1. Elektrik Ölçümü: Gerilim, akım ve faz açısı sayaçları okunarak şebekeden çekilen güç bulunur. 2. Debi Ölçümü: Emiş kanalında belirlenen bir noktada, pitot statik tüpü ile yapılan ölçümler ile, fanın debisi hesaplanır. 3. Basınç Ölçümü: Aynı noktada, pitot statik tüpü ile yapılan ölçümler ile, bu noktadaki statik basınç belirlenir. Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi Kanal iç çapı D=0.110 m alınarak belirlenen ölçüm noktaları çizelgelerde verilmiştir. Her bir damper açıklığı için ölçümler tekrarlanarak tablo doldurulmalıdır. No Ölçüm Yeri (mm) 1 2 2 13 3 20 4 38 5 72 6 90 7 97 8 108 (Pa) (Pa) (Pa) (Pa) 25
5. KONUM 4. KONUM 3. KONUM 2. KONUM No No No No Ölçüm Yeri (mm) 1 2 2 13 3 20 4 38 5 72 6 90 7 97 8 108 Ölçüm Yeri (mm) 1 2 2 13 3 20 4 38 5 72 6 90 7 97 8 108 Ölçüm Yeri (mm) 1 2 2 13 3 20 4 38 5 72 6 90 7 97 8 108 Ölçüm Yeri (mm) 1 2 2 13 3 20 4 38 5 72 6 90 7 97 8 108 (Pa) (Pa) (Pa) (Pa) (Pa) (Pa) (Pa) (Pa) (Pa) (Pa) (Pa) (Pa) (Pa) (Pa) (Pa) (Pa) Her bir damper açıklığı için belirlenen ortalama dinamik ve statik basınçların ardından, aşağıdaki çizelge doldurulur. 26
Konum 1 (Pa) (Pa) (Pa) (Pa) (Pa) (m 3 /s) (W) (W) (W) 2 3 4 5 Laboratuvar Raporunda İstenenler a., ve eğrilerini çiziniz. b. Fanın optimum çalışma şartlarının hangi değerlerde olduğunu belirtiniz. 27
Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Makina Laboratuvarı Deneyleri Deneyin Adı TİCARİ SOĞUTMA UYGULAMALARI DENEYİ Deneyin Amacı Ticari soğutma sistemlerinde farklı buharlaşma basınçlı paralel evaporatör ve paralel kompresör uygulaması açıklanarak, çevrimin P-h diyagramı üzerinde gösterimi gerçekleştirilecektir. Deney Düzeneği Ege Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü nde bulunan ticari soğutma eğitim seti deney düzeneği Şekil 1 de ve deney düzeneğinin şeması Şekil 2 de verilmektedir. Şekil 1. Ticari soğutma eğitim seti deney düzeneği 28
LP1 LP2 HP evaporatör 2 T 6 dış. deng.tgv 6 T 7 Basınç ayar vanası 7 evaporatör 1 T 4 kılcal boru iç deng.tgv 5 4 T 5 sıcak gaz defrost valfi kondenser 8 T 1 3 sıvı enjeksiyonu kompresör 2 2 filtre-kurutucu T 2 kompresör 1 T 3 1 Şekil 2. Ticari soğutma eğitim seti deney düzeneğinin şeması Deneyde Kullanılacak Cihazlar Ticari soğutma uygulamaları deneyinde kullanılacak cihazlar: 1. Ticari soğutma eğitim seti deney düzeneği Deneyin Yapılışı 1) 1, 2, 4 ve 6 no lu vanaları açınız, diğerlerini kapatınız. 2) Kumanda panosu yardımıyla tüm fan ve kompresörleri çalıştırınız. 3) 7 no lu vanayı LP1 ile LP2 arasındaki fark 1 bar olacak şekilde bir miktar kapatıldığında 1 ve 2 no lu evaporatörler arasında buharlaşma farkı oluşacaktır. 4) Sistem kararlı hale gelince ölçüm değerlerini tabloya kaydediniz. 5) Bu defa 7 no lu vanayı LP1 ile LP2 arasındaki fark 2 bar olacak şekilde ayarlayınız. 6) Sistem kararlı hale gelince ölçüm değerlerini tabloya kaydediniz. 29
Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi Ticari soğutma sistemlerinde farklı buharlaşma basınçlı paralel evaporatör ve paralel kompresör uygulaması P-h diyagramı üzerinde gösterimi gerçekleştirilecek ve değişimler değerlendirilecektir. Laboratuvar Raporunda İstenenler Yapılan deneyin tanımı ve yapılışı verilecektir. Ölçüm değerleri verilecektir. Çevrimin P-h diyagramı üzerinde gösterimi gerçekleştirilecektir. Deney Verileri ve Sonuçları Ölçüm sayısı Okunacağı gösterge Basma hattı basıncı, P 2 [kpa] HP Yoğunlaşma sıcaklığı, T y [ C] HP 1. Evaporatör basıncı, P e1 [kpa] LP1 2. Evaporatör basıncı, P e2 [kpa] LP2 1. Evap. buharlaşma sıcaklığı, T e1 [ C] T 4 2. Evap. buharlaşma sıcaklığı, T e2 [ C] T 6 1. Evaporatör çıkış sıcaklığı, T eç1 [ C] T 5 2. Evaporatör çıkış sıcaklığı, T eç2 [ C] T 7 1. Evaporatör kızgınlık değeri, (T eç1 -T e1 ) [ C] T 5 - T 4 1 2 2. Evaporatör kızgınlık değeri, (T eç2 -T e2 ) [ C] T 7 - T 6 30
31
Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Makina Laboratuvarı Deneyleri Deneyin Adı YAZ İÇİN İKLİMLENDİRME İŞLEMLERİ DENEYİ Deneyin Amacı Yaz aylarında uygulanan iklimlendirme işlemleri açıklanacaktır. Bir iklimlendirme ünitesinde soğutma ve son ısıtma gibi temel işlemleri gösterilerek, bu işlemlerdeki hesaplamalar yapılacak ve psikrometrik diyagram üzerinde gösterilecektir. Deney Düzeneği Ege Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü nde bulunan temel iklimlendirme eğitim seti deney düzeneği Şekil 1 de ve deney düzeneğinin şeması Şekil 2 de verilmektedir. Şekil 1. Temel iklimlendirme eğitim seti deney düzeneği Şekil 2. Temel iklimlendirme eğitim seti deney düzeneğinin şeması 32
Deneyde Kullanılacak Cihazlar İklimlendirme işlemleri deneyinde kullanılacak cihazlar: 1. Temel iklimlendirme eğitim seti 2. Hava hızı ölçer (anemometre) Deneyin Yapılışı Yaz için iklimlendirme uygulamasının yapılışı: 1) Fanı çalıştırınız. 2) Kompresörü çalıştırınız. 3) Son ısıtıcıyı çalıştırınız. 4) Sistem kararlı hale gelince ölçüm değerlerini tabloya kaydediniz. Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi Yaz aylarında uygulanan iklimlendirme işlemleri uygulanarak sistem kararlı duruma geldiğinde ölçüm değerleri kaydedilir. Aşağıda verilen bağıntılar kullanılarak soğutma yükü, ve son ısıtma yükleri belirlenir. Havanın hacimsel debisi: A: kesit (m 2 ) v: hız ( m/s) Havanın kütlesel debisi V A.v [m 3 /s] h V m h v h g v g : Girişteki havanın özgül hacmi (m 3 /kg) Soğutma yükü: Q m sogutma h (h 2 - h ) - m h 3 s s Son ısıtma yükü: m (h - h ) Qson, ısıtma h 5 4 Yaz aylarında uygulanan iklimlendirme işlemleri psikrometrik diyagram üzerinde gösterilerek işlem aşamaları belirtilecektir. Laboratuvar Raporunda İstenenler Yapılan deneyin tanımı ve yapılışı verilecektir. Ölçüm değerleri verilecektir. Yaz aylarında uygulanan iklimlendirme işlemleri açıklanacak ve işlemlerde uygulanan soğutma yükü ve son ısıtma yükleri belirlenecektir. Yaz aylarında uygulanan iklimlendirme işlemleri psikrometrik diyagram üzerinde gösterilerek işlem aşamaları belirtilecektir. 33
Deney Verileri ve Sonuçları Ölçüm sayısı 1 2 3 T 1 [ 0 C] 1 [%] T 2 [ 0 C] 2 [%] T 3 [ 0 C] 3 [%] T 4 [ 0 C] 4 [%] T 5 [ 0 C] 5 [%] 34
35
Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Makina Laboratuvarı Deneyleri Deneyin Adı KIŞ İÇİN İKLİMLENDİRME İŞLEMLERİ DENEYİ Deneyin Amacı Kış aylarında uygulanan iklimlendirme işlemleri açıklanacaktır. Bir iklimlendirme ünitesinde ön ısıtma, nemlendirme ve son ısıtma gibi temel işlemleri gösterilerek, bu işlemlerdeki hesaplamalar yapılacak ve psikrometrik diyagram üzerinde gösterilecektir. Deney Düzeneği Ege Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü nde bulunan temel iklimlendirme eğitim seti deney düzeneği Şekil 1 de ve deney düzeneğinin şeması Şekil 2 de verilmektedir. Şekil 1. Temel iklimlendirme eğitim seti deney düzeneği Şekil 2. Temel iklimlendirme eğitim seti deney düzeneğinin şeması 36
Deneyde Kullanılacak Cihazlar İklimlendirme işlemleri deneyinde kullanılacak cihazlar: 1. Temel iklimlendirme eğitim seti 2. Hava hızı ölçer (anemometre) Deneyin Yapılışı Kış için iklimlendirme uygulamasının yapılışı: 1) Fanı çalıştırınız. 2) Ön ısıtıcı ve son ısıtıcıyı çalıştırınız. 3) Nemlendiriciyi çalıştırınız. 4) Sistem kararlı hale gelince ölçüm değerlerini tabloya kaydediniz. Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi Kış aylarında uygulanan iklimlendirme işlemleri uygulanarak sistem kararlı duruma geldiğinde ölçüm değerleri kaydedilir. Aşağıda verilen bağıntılar kullanılarak ön ısıtma yükü,, nemlendirme miktarı ve son ısıtma yükleri belirlenir. Havanın hacimsel debisi: A: kesit (m 2 ) v: hız ( m/s) Havanın kütlesel debisi V A.v [m 3 /s] h V m h v h g v g : Girişteki havanın özgül hacmi (m 3 /kg) Ön ısıtma yükü: m (h - h ) Qön, ısıtma h 2 1 Nemlendirme miktarı: m (w - w ) ms h 4 3 Son ısıtma yükü: m (h - h ) Qson, ısıtma h 5 4 Kış aylarında uygulanan iklimlendirme işlemleri psikrometrik diyagram üzerinde gösterilerek işlem aşamaları belirtilecektir. Laboratuvar Raporunda İstenenler Yapılan deneyin tanımı ve yapılışı verilecektir. Ölçüm değerleri verilecektir. Kış aylarında uygulanan iklimlendirme işlemleri açıklanacak ve işlemlerde uygulanan ön ısıtma yükü, nemlendirme miktarı ve son ısıtma yükleri belirlenecektir. Kış aylarında uygulanan iklimlendirme işlemleri psikrometrik diyagram üzerinde gösterilerek işlem aşamaları belirtilecektir. 37
Deney Verileri ve Sonuçları Ölçüm sayısı 1 2 3 T 1 [ 0 C] 1 [%] T 2 [ 0 C] 2 [%] T 3 [ 0 C] 3 [%] T 4 [ 0 C] 4 [%] T 5 [ 0 C] 5 [%] 38
39
Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Makina Laboratuvarı Deneyleri Deneyin Adı İÇ İÇE BORULU ISI DEĞİŞTİRİCİ DENEYİ Deneyin Amacı İç içe borulu ısı değiştiricide ayarlanan akış debisinde kapasite ve K ısı geçirgenlik değerlerinin deneysel olarak hesaplanacaktır. Deney Düzeneği Ege Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü nde bulunan çoklu ısı değiştirici eğitim seti deney düzeneği Şekil 1 de ve deney düzeneğinin şeması Şekil 2 de verilmektedir. Şekil 1. Çoklu ısı değiştirici eğitim seti deney düzeneği 40
Soguk su girisi Plakalı ısı degistirici Sıcak su debimetresi Soguk su debimetresi Hava tahliyesi Sıcak su kolektörü 4 3 2 1 T3 T5 H5 T6 H6 Fanlı serpantin (fan-coil) İç içe borulu (koaksiyonel) ısı değiştirici Yüzey boru tipi ısı değiştirici (Shell and tube) T2 Su dönüşü Esnek bağlantı hortumu Basınç duyargaları T1 P 1 P 2 Su ilave girişi Genleşme deposu Dolaşım pompası Şekil 2. Çoklu ısı değiştirici eğitim seti deney düzeneğinin şeması Isıtma tankı (3500 W) Deneyde Kullanılacak Cihazlar İç içe borulu ısı değiştirici deneyinde kullanılacak cihazlar: 1. Çoklu ısı değiştirici eğitim seti deney düzeneği Deneyin Yapılışı 1) Sigortaları açık konumuna getiriniz. 2) Pompayı çalıştırınız. Sıcak su kolektöründeki 2 no lu ve soğuk su girişindeki vanayı açınız. Debileri 500 L/h ye ve 400 L/h ayarlayınız. 3) Isıtıcı anahtarlarını açınız. 4) Sistem kararlı hale gelince ölçüm değerlerini tabloya kaydediniz. 41
Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi Ölçüm değerleri kullanılarak aşağıda verilen bağıntılardan kapasite ve K ısı geçirgenlik değeri belirlenir. Sıcak ve soğuk suyun özgül ısı değerleri (C psu ) için ortalama su sıcaklıklarındaki değerleri alınmalıdır. Isıtma suyuna verilen yük: m C (T - T ) veya Q U. / 1000 [kw] Q 1 sııcak su psu 2 1 Soğutma suyuna aktarılan yük: m C (T - T ) Q 2 soguk, su psu 4 3 1 I Isı geçirgenlik değeri: K u Q1 [W/m 2 K] A. dt m Logaritmik sıcaklık farkı: T1 T2 dt m T1 T2 T3 T1 ln T2 T2 T1 T4 İç içe borulu ısı değiştirici (koaksiyonel): 5/8-7/8 A=DL=3.14x0,016x2.26=0,1135 m 2 Laboratuvar Raporunda İstenenler Yapılan deneyin tanımı ve yapılışı verilecektir. Ölçüm değerleri verilecektir. İç içe borulu ısı değiştiricide ayarlanan akış debisinde kapasite ve K ısı geçirgenlik değerleri hesaplanacaktır. Deney Verileri ve Sonuçları Ölçüm sayısı 1 2 3 U [Volt] I [Amper] T 1 [ C] T 2 [ C] T 3 [ C] T 4 [ C] m [L/h] sııcak su m [L/h] soguk, su 42
Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Makina Laboratuvarı Deneyleri Deneyin Adı GÖVDE BORU TİPİ ISI DEĞİŞTİRİCİ DENEYİ Deneyin Amacı Gövde boru tipi ısı değiştiricide ayarlanan akış debisinde kapasite ve K ısı geçirgenlik değerlerinin deneysel olarak hesaplanacaktır. Deney Düzeneği Ege Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü nde bulunan çoklu ısı değiştirici eğitim seti deney düzeneği Şekil 1 de ve deney düzeneğinin şeması Şekil 2 de verilmektedir. Şekil 1. Çoklu ısı değiştirici eğitim seti deney düzeneği 43
Soguk su girisi Plakalı ısı degistirici Sıcak su debimetresi Soguk su debimetresi Hava tahliyesi Sıcak su kolektörü 4 3 2 1 T3 T5 H5 T6 H6 Fanlı serpantin (fan-coil) İç içe borulu (koaksiyonel) ısı değiştirici Yüzey boru tipi ısı değiştirici (Shell and tube) T2 Su dönüşü Esnek bağlantı hortumu Basınç duyargaları T1 P 1 P 2 Su ilave girişi Genleşme deposu Dolaşım pompası Şekil 2. Çoklu ısı değiştirici eğitim seti deney düzeneğinin şeması Isıtma tankı (3500 W) Deneyde Kullanılacak Cihazlar Gövde boru tipi ısı değiştirici deneyinde kullanılacak cihazlar: 1. Çoklu ısı değiştirici eğitim seti deney düzeneği Deneyin Yapılışı 1) Sigortaları açık konumuna getiriniz. 2) Pompayı çalıştırınız. Sıcak su kolektöründeki 3 no lu, soğuk su girişindeki vanayı açınız. Debileri 500 L/h ye ve 400 L/h ayarlayınız. 3) Isıtıcı anahtarlarını açınız. 4) Sistem kararlı hale gelince ölçüm değerlerini tabloya kaydediniz. 44
Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi Ölçüm değerleri kullanılarak aşağıda verilen bağıntılardan kapasite ve K ısı geçirgenlik değeri belirlenir. Sıcak ve soğuk suyun özgül ısı değerleri (C psu ) için ortalama su sıcaklıklarındaki değerleri alınmalıdır. Isıtma suyuna verilen yük: m C (T - T ) veya Q U. / 1000 [kw] Q 1 sııcak su psu 2 1 Soğutma suyuna aktarılan yük: m C (T - T ) Q 2 soguk, su psu 4 3 1 I Isı geçirgenlik değeri: K u Q1 [W/m 2 K] A. dt m Logaritmik sıcaklık farkı: T1 T2 dt m T1 T2 T3 T1 ln T2 T2 T1 T4 Gövde boru tipi ısı değiştirici (YTO-K6 Debi 0,65 m 3 /h, kapasite 4 kw): A=0,253 m 2 Laboratuvar Raporunda İstenenler Yapılan deneyin tanımı ve yapılışı verilecektir. Ölçüm değerleri verilecektir. Gövde boru tipi ısı değiştiricide ayarlanan akış debisinde kapasite ve K ısı geçirgenlik değerleri hesaplanacaktır. Deney Verileri ve Sonuçları Ölçüm sayısı 1 2 3 U [Volt] I [Amper] T 1 [ C] T 2 [ C] T 3 [ C] T 4 [ C] m [L/h] sııcak su m [L/h] soguk, su 45